Eko Ihsanto1,Ferdian Ramadhan2
1,2Jurusan Elektro, Universitas Mercu Buana Jl. Meruya Selatan, Kebun Jeruk - Jakarta Barat.
Telepon: 021-5857722 (hunting), 5840816 ext. 2600 Fax: 021-5857733
Abstrak - Sebuah simulasi
rancangan sistem yang membantu masinis kereta api untuk dapat mengetahui lalu lintas pada pintu perlintasan sebidang. Sensor infra merah terpasang pada jalur kereta api dan pintu perlintasan untuk mendeteksi kereta yang akan lewat dan mengetahui apakah terdapat kendaraan yang menerobos palang pintu perlintasan setelah palang pintu tertutup, jika ya maka sensor akan
mengirimkan sinyal ke
mikrokontroller Arduino untuk mengirimkan SMS informasi ke pada masinis kereta mengenai keadaan di pintu perlintasan. Melalui pengujian simulasi ini juga didapatkan data yang akan digunakan untuk menganalisa jarak yang tepat untuk pemasangan sensor infra merah.
Kata kunci : Pintu perlintasan,
Arduino, GPRS Shield.
PENDAHULUAN
Kereta api, merupakan sebuah trasportasi darat yang cukup banyak diminati oleh masyarakan di Indonesia, terlihat dari tabel yang dikeluarkan oleh Badan Pusat Statistik, bahwa alat angkut penumpang ini terus mengalami peningkatan dari tahun ketahunnya, terutama pada tahun 2010 hingga saat ini. Berdasarkan data yang ada tercatat terjadi peningkatan jumlah penumpang setiap tahunnya lebih dari 1 juta orang penumpang[1] di Indonesia. Peningkatan jumlah penumpang kereta api juga perlu diikuti dengan peningkatan keselamatan dan keamanan lintasan kereta api dan khususnya pintu perlintasan kereta api. Menurut data dari Direktorat Jenderal
Perkeretapian Kementrian
Perhubungan, terdapat 5211 Pintu perlintasan di seluruh Jawa dan Sumatera. Perlintasan resmi sebanyak 4.593 buah terdiri dari 1.174 perlintasan dijaga dan 3.419 perlintasan tidak dijaga. Sedangkan perlintasan tidak resmi ada 618[2]. Melihat angka tersebut maka kemungkinan untuk terjadinya kecelakaan pada pintu perlintasan Email: eko.ihsanto@gmail.com
Vol.5 No.2 Mei 2014 88 masih sangat besar, ditambah kurang
disiplinya para pengguna jalan dan penegakan sanksi tegas bagi pelanggar, menjadikan masalah kecelakaan ini terus berlanjut. Berdasarkan dari data yang di release KNKT pada akhir tahun 2013 [3] terdapat 64 kecelakaan kereta api dengan faktor dominan dari kelalaian manusia.
Salah satu solusi yang digunakan untuk mengurangi angka kecelakaan ini adalah dengan membuat sebuah simulasi seistem pemantauan dengan
menggunakan sensor yang
mendeteksi kereta datang dan memantau pintu perlintasan kereta api dan mengirimkan informasi ini melalui SMS dengan pengaturan mikrokontroller. Data yang didapatkan dari simulasi akan dianalisa untuk mendapatkan sebuah hasil jarak yang dapat digunakan
masinis untuk melakukan
pengereman setelah mendapatkan SMS informasi
Tujuan Rancangan
Perancangan simulasi ini bertujuan untuk membuat sebuah sistem pemantauan perlintasan informatif yang berguna oleh masinis kereta serta menganalisa jarak yang diperlukan oleh seorang masinis untuk memulai pengereman setelah mendapatkan informasi SMS mengenai keadaan pintu perlintasan.
Spesifikasi Rancangan
a) Menggunakan mikrokontroler Arduino Uno sebagai pemroses utama pada bagian pemantau kedatangan KA dan bagian pintu perlintasan KA
b) Untuk sensor ada/tidak KA dan kendaraan diantarapintu perlintasan KA menggunakan sensor inframerah c) Menggunakan GPRS Shield sebagai
transmitter informasi melalui
d) Alat ini menggunakan catu daya DC
dengan tegangan sebesar 5 Volt
Tinjauan Pustaka dan Rancang Bangun Sistem
Semboyan dan Faktor Pengereman Pada Kereta Api.
Semboyan adalah sebuah tanda atau marka yang bersifat informasi dan perintah serta ketentuan yang diperlukan seorang masinis dalam acuannya mengemudikan kereta api. Semboyan dapat berupa sebuah bendayang diletakan di kiri kanan jalur kereta ataupun sinyal elektrik dan mekanik. Semboyan juga menjadi acuan oleh masinis untuk melakukan pengereman kereta. Sementara faktor-faktor yang mempengaruhi jarak pengereman kereta adalah :
a) Kecepatan Kereta Api b) Kemiringan lereng lintasan
Vol.5 No.2 Mei 2014 89 c) Prosentase gaya pengereman
kereta
Berdasarkan faktor‐faktor tersebut dan penggunaan rem udara tekan Knorr maka didapatkan rumus pengereman Minden yaitu :
Gambar 1. Rumus Jarak
Pengereman Minden
Untuk nilai koefisien yang diperlukan adalah :
Tabel 1. nilai faktor kecepatan dan
jenis rem
Posisi R dan P adalah untuk kereta penumpang, sedangkan posisi G untuk kereta barang.
Tabel 2. Tabel faktor koreksi
panjang rangkaian
Tabel 3.Tabel nilai faktor koreksi
tanjakan
Mikrokontroller Arduino
Arduino adalah platform hardware terbuka yang ditujukan kepada siapa saja yang ingin membuat prototype peralatan elektronik interaktif berdasarkan hardware dan software yang fleksibel dan mudah digunakan. Mikrokontroler 89 eprogram menggunakan bahasa pemrograman arduino yang memiliki kemiripan syntax dengan bahasa pemrograman C. Arduino menggunakan keluarga mikrokontroler ATMega yang dirilis oleh Atmel sebagai basis. Untuk fleksibilitas, program dimasukkan melalui bootloader meskipun ada opsi untuk mem-bypass bootloader dan menggunakan download-er
Vol.5 No.2 Mei 2014 90 untuk memprogram mikrokontroler
secara langsung melalui port ISP. Spesifikasi arduino yang digunakan adalah:
- IC Mikrokontroler :ATMega 328PU
- Tegangan suplai : 5 Vdc - Kristal : 8 MHz - Port input : PA.0 – PA.3 - Port output : PD.3 s.d PB.6 - Port Tx : PD.0
- Port Rx : PD.1
GPRS Shield
Komponen GPRS Shield yang digunakan adalah merk Seed dengan tipe V.2. Komponen ini berfungsi sebagai pengirim pesan melalui frekuensi GSM menuju telepon selular masinis, atas perintah mikrokontroller. Pemasangan GPRS shield menempel pada setiap pin Arduino. Adanya extention port yang tersambung keatas memudahkan dalam menjumper input yang diperlukan untuk menyambungkan ke input dan output dari Arduino itu sendiri. GPRS Shield menggunakan tegangan yang sama dengan arduino untuk beroperasi yaitu di 5V.
Pada tipe V.2 antenna sudah menggunakan antenna mikrostrip yang berbeda dengan tipe
sebelumnya. Untuk tipe ini penggunaan baudrate diatas 9800 kurang kompatibel dan untuk inisialisasi pemrograman yang dapat diterima adalah pada program IDE arduino dengan versi 0023
Rangkaian infra merah
Rangkaian pada jalur perlintasan kereta api dan pada pintu perlintasan kereta berfungsi sebagai pemicu sinyal untuk menyalakan sensor infra merah pemantau pintu perlintasan dan pemicu kalkulasi dari
perhitungan timer pada
mikrokontroller untuk menganalisa apakah terdapat kereta api melintas atau halangan dari lamanya kendaraan menutupi sinar infra merah yang keluar dari LED infra merah menuju photo dioda pada pintu perlintasan.
Rangkaian Catu Daya
Pada perancangan penelitian ini dirancang catu daya untuk memberikan sumber tegangan ke seluruh rangkaian dengan skema rangkaian yang dapat dilihat pada gambar dibawah ini
Vol.5 No.2 Mei 2014 91
Gambar 2. Skematik rangkaian catu
daya
Catu daya menggunakan Trafo Step down yang digunakan untuk menurunkan tegangan dari 220 Volt AC PLN menjadi 12 Volt AC. Tegangan yang dihasilkan trafo masih AC, kemudian masuk ke dioda bridge sehingga menjadi DC. Diperlukan kapasitor untuk menghilangkan frekuensi yang masih ada pada sisa hasil penurunan tegangan sehingga mendapatkan tegangan 5Vdc murni
Tegangan yang dibutuhkan oleh penelitian ini adalah 5 Volt sehingga digunakan Regulator untuk menghasilkan tegangan 5 Volt yaitu IC 7805.
Gambar 3. Skematik rangkaian
komponen utama sistem
1. Cara Kerja Sistem dan Hasil Pengujian
Sensor infra merah menjadi sinyal utama dan masuk sebagai inputan analog menuju kontrol arduino. Arduino kemudian menyalakan sensor infra merah pada pintu perlintasan, dan mengolah data masukan dari sensor pada perlintasan untuk memutuskan perlu tidaknya pengiriman informasi SMS melalui GPRS Shield ke masinis kereta.
Gambar 4. Cara Kerja simulasi
sistem pemanataun pintu perlintasan kereta api berbasis Arduino
Dari pengujian cara kerja alat maka didapatkan data sebagai berikut:
Vol.5 No.2 Mei 2014 92
Tabel 4. Hasil pengujian waktu
Kerja Sistem Berdasarkan Operator SMS
Dengan data tersebut dapat dihitung jarak pengereman masinis berada pada :
L
60=
= =322,971 ≈323 m
Sehingga dapat dikatakan bahwa menurut rumus minden bahwa jarak yang diperlukan untuk pengereman kereta api pada kecepatan 60Km/jam adalah 323 m ditambah jarak selama proses pengiriman informasi :
S = V . T
V= 60 Km/jam = 17m/s T = Meter
S= 17m/s . 8,9s = 151,3 m
Sehingga didapatkan jarak tempuh pengereman kereta api dan pemasangan sensor pendeteksi kereta api di
Jarak penempatan sensor (Js) = Jarak batas kereta berhenti + Jarak Pengereman + Jarak Waktu proses sistem
Js = 100m + 323m + 151,3 m = 574,3m ≈ 575m sebelum pintu perlintasan kereta api